Тема 6. Применение ионно-лучевой обработки

Ионно-лучевое азотирование

Ионно-лучевая имплантация N⁺ стали Х12ВМ при 620 - 770 К с плотностью тока j=2 мА·см^-2 вызывает образование азотированных слоев глубиной от 5-10 мкм до 30-35 мкм и микротвердостью от Н_μ=9500-10000 МПа до Нμ= 14000-16000 МПа. Основными фазами, содержащимися в поверхностных слоях при низких температурах обработки (620-670 К), являются карбидные фазы Fе₃С, Сr₇C₃, азотистый мартенсит, ε-Fe₃N. При 720-770 К в поверхностном слое стали образуются нитридные фазы γ'Fe₄N и CrN. Ионно-лучевое азотирование стали Х12ВМ при 720-770 К приводит к увеличению износостойкости ее поверхностных слоев (в режиме адгезионного взаимодействия) от 7 до 15 раз и возрастанию коэффициента трения.

Обработка стали XI2М ионами азота с пониженной плотностью ионного тока i=l мА·см^-2 при 670-740 К приводит к формированию модифицированного слоя толщиной от 10 до 30 мкм и с микротвердостью от 9500 до 11500 МПа. Фазовый состав имплантированных слоев включает в себя Fe₃(C,N), ε-Fe_2-3N, γ'-Fe₄ N и CrN. Ионно-лучевое азотирование стали Х12М при 720-740 К с пониженной плотностью тока ионного пучка приводит к увеличению коэффициента трения, а также износостойкости поверхностных слоев стали от ~2 до 4 раз.

Для повышения стойкости, например, пробивных штампов рекомендуется понизить температуру ионно-лучевой обработки до 670-700 К, что позволит сформи­ровать на поверхности рабочих вставок модифицированный азотом слой повышен­ной твердости и сохранить при этом высокие прочностные свойства матрицы.